美極軌氣象衛星項目脫高風險名單

2020-11-30 中國氣象局

賈朋群 田曉陽

　　在近日發布的最新報告中，美國審計署（GAO）將美國天氣衛星項目從其列有大約35個高風險項目名單中刪除。該高風險被描述為「天氣衛星數據出現缺口」，於2013年被列入影響美國的高風險問題名單，並在上一次2017年名單更新（每兩年一次）時被保留。

　　事件

　　美國極軌氣象衛星換代過程中的數據「缺口」

　　美國極軌氣象衛星，進入21世紀第二個10年前後，按照上下午軌道各一顆衛星和備份衛星的業務部署，由DOD（美國國防部）和NOAA分別實施負責，並與國際夥伴合作的格局基本形成。然而，因為極軌衛星換代技術複雜，使得衛星換代研發無法按照計劃實施，加上預算嚴重超支等問題，到2012年前後，極軌氣象衛星出現斷檔期已經很明顯。

　　缺口可能出現，是聯合極軌衛星系統（JPSS）銜接出現問題導致。最初預算達129億美元的JPSS項目包括多顆衛星，其中以1995年去世的美國氣象學家Verner Suomi命名的Suomi衛星，原本為概念性的衛星，於2011年升空並預計運行5年，到2016年結束。後續的JPSS-1衛星卻無法在2016年前升空，這就帶來了17個月左右的空白期。2013年2月14日，GAO將美國最重要的極軌氣象衛星可能出現數據中斷的情況納入高風險目錄也就順理成章。GAO在文件中警告，氣象衛星數據缺口最早可能在2014年出現，並可能延續長達53個月。這一數據缺口將影響聯邦政府層面上的一系列決策。

　　NOAA-20成功業務化是風險解除的基礎

　　促使GAO在2019年高風險問題名單更新中，將天氣衛星數據缺口從名單中刪除的主要依據，無疑是NOAA於2017年11月18日成功發射了JPSS-1（第一顆聯合極軌衛星系統）衛星，並且經過6個月在軌測試和檢驗後，於2018年5月將JPSS-1衛星更名為NOAA-20，並實現業務化。

　　NOAA-20衛星與自2014年以來作為美國主要的極軌氣象衛星在軌服務的Suomi國家極軌夥伴衛星為同一個軌道。由於Suomi衛星超期服役，最終實現了與JPSS-1的交接。

　　思考

　　世界氣象衛星格局導致氣象衛星大國之間風險共擔

　　美國極軌衛星數據維持及其國際合作策略——

　　極軌氣象衛星向數值天氣預報模式提供80%以上的初始值，其對預報能力的支撐作用是其他數據無法比擬的。實際上，美國極地軌道衛星布局，也是全球極軌氣象衛星基礎設施建設的一部分。

　　2013年，當極軌衛星數據中斷預計將在2016年出現，並至少持續一年時，NOAA開展了應對方案研究，設立「空白風險研究」項目，試圖了解專家和公眾如何看待這一問題，以及在衛星數據缺位時，如何保障預報能力不下降。

　　NOAA發表了一份報告，指出最好的應對方案就是讓中國提供幫助。報告指出，NOAA的「高招」解決方案是購買中國極軌衛星數據，以彌補美國數據的缺失。

　　雖然NOAA報告中的建議因為美國國內有不同聲音等原因最後不了了之，但在衛星觀測方面，因為數據重要和研發投入大、周期長等，世界主要氣象衛星大國在WMO的協調下，各國衛星定位合理布局，減少重複和互為備份，這也是氣象事業發展一體化的必然。區域氣象預報，尤其是中長期預報，都需要在全球模式平臺上實現，而在全球模式中，各國衛星數據的協調、有序無疑是最高效和經濟的地球觀測方式。

　　中美氣象衛星合作風險與機會共存——

　　隨著中國風雲氣象衛星在極軌和靜止兩條軌道上的功能逐漸強大，業務運行狀態穩定，數據可靠性和可用性等逐步提升，中國氣象衛星數據的全球影響力已躋身世界前列，成為為各世界氣象中心全球數值天氣預報系統提供關鍵氣象衛星遙感數據的主體。同樣，中國作為世界氣象中心之一，運行高水平的全球模式，也離不開全球衛星網數據的支持。從這個意義上講，全球化在氣象衛星數據獲取和共享上體現得最為充分。

　　在氣象衛星數據全球化過程中，中國和美國可以承擔更多的責任。雙方的合作和協調能力，在很大程度上主宰著世界氣象衛星數據的應用格局。國家衛星氣象中心最新總結性材料表明，在中美合作40年裡，氣象衛星合作貫穿始終，是最具導向和成果最豐富的領域。按照這條線發展下去，中美兩國的合作發展無疑有更多的機會。例如，在今後氣象衛星換代研發階段開展更多的合作研究，加強雙方衛星數據在規範、標準和格式等方面的兼容和互通，增強雙方相關業務的可操作性。然而，一些挑戰也需要關注。例如，在美國氣象衛星發展戰略中，最近幾年有向企業購買衛星數據的傾向，這一方面或許會改變未來NOAA氣象衛星數據的屬性，從而影響共享機制；近年來，美國政府多次「停擺」也對中國和世界「不降格」地共享美國氣象衛星數據帶來隱患，一些合作文件或技術路線中如何有效排除或減小這一「不可預測」的影響，也是需要考慮的問題。

　　連結　　

　　JPSS系列衛星

　　JPSS是由NASA負責開發，NOAA負責運行的美國下一代極軌環境衛星，用來接替被取消的NPOESS項目中民用衛星部分，在實際作用上接替POES衛星。當前攬入該項目旗下的有Suomi NPP、JPSS-1/NOAA-20（2017年）、JPSS-2（2021年）、JPSS-3（2026年）、JPSS-4（2031年）和太陽總輻射校準轉換實驗（TCTE，2013年搭載空軍的STPSat-3衛星上天）。總項目設計運行至2038年。JPSS-2衛星從2018年開始製造，預算為4.6億美元。NASA於2018年宣布JPSS後續項目的兩顆衛星JPSS-3價值1.3億美元，JPSS-4價值8700萬美元。

　　目前，JPSS-2衛星製造進展順利，研發團隊已開始準備後續兩顆衛星的設計製造。JPSS-2衛星的總裝和測試已從2018年夏季開始，預計的2021年發射時間不變。

 

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